(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板の、平坦な底壁と前記底壁に隣接する平坦で傾斜した複数の側壁とを有する穴部が形成された上面を酸化させることにより、穴部の底壁上の第一部分と穴部の複数の側壁上の第二部分と前記半導体基板の上面内の穴部の開口を囲む前記半導体基板の上面上の第三部分とを含む酸化物層を形成する工程と、
穴部の底壁と各側壁との間及び互いに隣接する側壁の間のそれぞれに丸みを帯びた交差部を残して前記酸化物層を剥がす工程と、
を含む、湾曲形状部分を有する薄膜を製造する方法。
【請求項２】
前記酸化物層を剥がす工程の後に、第一材料層を前記半導体基板の上面上に少なくとも穴部の底壁及び複数の側壁並びに丸みを帯びた交差部を覆うように堆積させる工程と、
前記半導体基板の少なくとも一部を前記半導体基板の下面から除去することにより、第一材料層の下面を少なくとも穴部の底壁及び底壁に隣接する各側壁の下側部分を覆っていた領域において露出させる工程と、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記半導体基板の上面の穴部をマスクを介して異方性エッチャントを用いてエッチングする工程を更に含む、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記エッチングする工程の前に、前記半導体基板の上面を露出させる開口部であって複数の直線状縁部を有する開口部を含むマスクを前記半導体基板の上面上に形成する工程を更に含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記マスクの開口部は方形形状である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記異方性エッチャントはＫＯＨである、請求項３乃至５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
半導体基板の、平坦な底壁と前記底壁に隣接する平坦で傾斜した複数の側壁とを有する穴部が形成された上面を酸化させることにより、穴部の底壁上の第一部分と穴部の複数の側壁上の第二部分と前記半導体基板の上面内の穴部の開口を囲む前記半導体基板の上面上の第三部分とを含む酸化物層を形成する工程と、
ハンドル層を前記酸化物層の第一面に接合し前記酸化物層の第三部分に接触させる工程と、
前記半導体基板の少なくとも一部を除去することにより、前記酸化物層の第一面とは反対側の第二面を前記酸化物層の第一部分と第二部分の第一部分に隣接する少なくとも一部とを含む領域において露出させる工程と、
を含む、湾曲形状部分を有する薄膜を製造する方法。
【請求項８】
前記酸化物層の少なくとも第一部分と第二部分の前記少なくとも一部とにわたって前記酸化物層の第二面上に第一材料層を堆積させる工程を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第一材料層を堆積させる工程の後に、前記酸化物層の少なくとも第一部分及び第二部分において前記酸化物層の第一面を再露出させるように前記ハンドル層の少なくとも一部を除去する工程を更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記ハンドル層の少なくとも一部を除去する工程の後に、前記酸化物層の少なくとも第一部分と第二部分の前記少なくとも一部とを除去することにより、前記第一材料層の、前記酸化物層の除去された部分上に堆積していた部分を露出させる工程を更に含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記半導体基板の上面の穴部をマスクを介して異方性エッチャントを用いてエッチングする工程を更に含む、請求項７乃至１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記エッチングする工程の前に、前記半導体基板の上面を露出させる開口部であって複数の直線状縁部を有する開口部を含むマスクを前記半導体基板の上面上に形成する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記マスクの開口部は方形形状である、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記異方性エッチャントはＫＯＨである、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
ベースウエハと、
前記ベースウエハの上面に付けられた薄膜と、
を含み、
前記薄膜は連続する層であり、前記薄膜の厚さはほぼ一定であり、前記薄膜は平面部分と前記平面部分から突出した湾曲部分とを含み、前記湾曲部分は前記ベースウエハの上面に対して平行である平坦な底壁と前記底壁に隣接する平坦で傾斜した複数の側壁とを含み、底壁と各側壁との間及び互いに隣接する側壁の間の交差部が丸みを帯びている、
装置。
【請求項１６】
前記湾曲部分は前記ベースウエハから離れる方向に突出している、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記ベースウエハは孔を有し、前記湾曲部分は前記ベースウエハの孔内に突出している、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
前記薄膜は酸化シリコン膜である、請求項１５乃至１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
前記湾曲部分の高さは５μｍ〜１０μｍである、請求項１５乃至１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
前記湾曲部分の平面寸法は１００μｍ〜２００μｍである、請求項１５乃至１９のいずれかに記載の装置。
【請求項２１】
前記薄膜の厚さは１μｍ〜３μｍである、請求項１５乃至２０のいずれかに記載の装置。
【請求項２２】
前記薄膜の上面に形成された圧電駆動アセンブリを更に含み、
前記圧電駆動アセンブリは、前記薄膜の湾曲部分のプロファイルと整合する湾曲部分を含む、
請求項１５乃至２１のいずれかに記載の装置。
【請求項２３】
前記圧電駆動アセンブリは、基準電極導電性層、駆動電極導電性層、及び基準電極導電性層と駆動電極導電性層との間のスパッタ圧電層を含む、請求項２２に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置の製造に関する。
【背景技術】
【０００２】
多くのＭＥＭＳ装置は、電圧が印加されると撓む圧電アクチュエータを含む。そのような装置の例として、流体路に接続された圧電アクチュエータの動作に応じて流体を吐出する流体吐出システムがある。インクジェットプリンタのプリントヘッドモジュールは、流体吐出システムの一例である。通常、プリントヘッドモジュールは、一列に並べられた複数のノズル又は二次元的に配列された複数のノズル並びにそれに対応するインク流路配列及び付随するアクチュエータを有し、各ノズルからの液滴の吐出を一つ又は複数のコントローラによって独立して制御することができる。
【０００３】
プリントヘッドモジュールは、ポンプ室を含む流体路がエッチングにより画成された半導体プリントヘッドダイを含むことができる。圧電アクチュエータは、ポンプ室の片側に形成することができ、動作時、駆動電圧信号に応答して撓んで、流体をインク流路に沿って移動させることができる。圧電アクチュエータは、両側にある一対の電極によって圧電層の両側間に印加される駆動電圧に応答して形状が変化する（即ち、作動する）圧電材料の層を含む。
【０００４】
ドーム形状又は窪んだ形状の圧電膜等の湾曲した圧電素子は、同様の平面寸法の平面状圧電素子と比較して、所与の駆動電圧が印加された場合に、より大きな変位を生ずることができる。圧電変位の大きさは、所望の滴量の流体滴を吐出するのに必要とされる駆動電圧に影響を及ぼし、更にはプリントヘッドモジュールの出力効率に影響を及ぼすので、湾曲した圧電膜を有する圧電アクチュエータが提案されている。様々な製造方法が、湾曲した圧電膜又は湾曲形状部分を有する圧電膜を作成するために提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００８／００２０５７３号明細書
【特許文献２】米国特許第７，７４９，８６８号明細書
【特許文献３】米国特許第７，２０４，５８６号明細書
【特許文献４】米国特許第６，９３７，７３６号明細書
【特許文献５】米国特許第４，３２２，８７７号明細書
【特許文献６】米国特許出願公開第２０１０／００７９５２３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、湾曲形状部分を有する薄膜を作製するためのＭＥＭＳ製造プロセスに関連する技術に係る。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
材料の薄層をプロファイル転写基板表面上に均一に堆積させると、材料層はプロファイル転写基板表面のプロファイルに整合する形状を呈する。
【０００８】
凹形の形状部分を有する薄膜を作製するためのプロファイル転写基板表面を用意するために、最初に、半導体基板の平面状の上面内に、パターン化したマスクを介した異方性エッチングによって、底が平らな穴部（即ち、逆転角錐台形状の穴部）を形成する。次に、半導体基板の上面を酸化させて、穴部の内側及び穴部を囲む平面状基板表面の両方を覆う酸化物層を形成する。酸化プロセスは、穴部内の急な隅部に丸みを帯びさせる。次に、穴部の底部と傾斜した側壁との間及び互いに隣接する側壁の間のそれぞれに丸みを帯びた交差部を残して、酸化物層を剥がすことができる。酸化物層を剥がした後、基板表面は、凹形の形状部分（例えば、窪み）が形成された薄膜を作製するためのプロファイル転写基板表面として用いることができる。
【０００９】
又は、凸形の形状部分を有する薄膜を作製するためのプロファイル転写基板表面を用意するために、半導体基板の上面を酸化させて穴部の内側及び穴部を囲む平面状基板表面の両方を覆う酸化物層を形成した後に、酸化物層の上面にハンドル層を（酸化物層の平面部分のみと接触させて）付けることができる。酸化物層の湾曲部分は、ハンドル層から離れる方向に突出し、ハンドル層に対してドームを形成する。次に、酸化物層の裏面（即ち、酸化物層の基板に隣接する面）が露出するまで、（例えば、エッチングによって）半導体基板を除去することができる。酸化物層の露出した裏面は、凸形の形状部分（即ち、ドーム）が形成された薄膜を作製するためのプロファイル転写基板表面として用いることができる。
【００１０】
一態様では、湾曲形状部分を有する薄膜を製造する方法は、半導体基板の、平坦な底壁と前記底壁に隣接する平坦で傾斜した複数の側壁とを有する穴部が形成された上面を酸化させることにより、穴部の底壁上の第一部分と穴部の複数の側壁上の第二部分と半導体基板の上面内の穴部の開口を囲む半導体基板の上面上の第三部分とを含む酸化物層を形成する工程と、穴部の底壁と各側壁との間及び互いに隣接する側壁の間のそれぞれに丸みを帯びた交差部を残して酸化物層を剥がす工程と、を含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記酸化物層を剥がす工程の後に、第一材料層を前記半導体基板の上面上に少なくとも穴部の底壁及び複数の側壁並びに丸みを帯びた交差部を覆うように堆積させる工程と、前記半導体基板の少なくとも一部を前記半導体基板の下面から除去することにより、第一材料層の下面を少なくとも穴部の底壁及び底壁に隣接する各側壁の下側部分を覆っていた領域において露出させる工程と、を更に含む。
【００１２】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記半導体基板の上面の穴部をマスクを介して異方性エッチャントを用いてエッチングする工程を更に含む。
【００１３】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記エッチングする工程の前に、前記半導体基板の上面を露出させる開口部であって複数の直線状縁部を有する開口部を含むマスクを前記半導体基板の上面上に形成する工程を更に含む。
【００１４】
いくつかの実施形態では、マスクの開口部は方形形状である。
【００１５】
いくつかの実施形態では、異方性エッチャントはＫＯＨである。
【００１６】
別の態様では、湾曲形状部分を有する薄膜を製造する方法は、半導体基板の、平坦な底壁と前記底壁に隣接する平坦で傾斜した複数の側壁とを有する穴部が形成された上面を酸化させることにより、穴部の底壁上の第一部分と穴部の複数の側壁上の第二部分と前記半導体基板の上面内の穴部の開口を囲む前記半導体基板の上面上の第三部分とを含む酸化物層を形成する工程と、ハンドル層を前記酸化物層の第一面に接合し前記酸化物層の第三部分に接触させる工程と、前記半導体基板の少なくとも一部を除去することにより、前記酸化物層の第一面とは反対側の第二面を前記酸化物層の第一部分と第二部分の第一部分に隣接する少なくとも一部とを含む領域において露出させる工程と、を含む。
【００１７】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記酸化物層の少なくとも第一部分と第二部分の前記少なくとも一部とにわたって前記酸化物層の第二面上に第一材料層を堆積させる工程を更に含む。
【００１８】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記第一材料層を堆積させる工程の後に、前記酸化物層の少なくとも第一部分及び第二部分において前記酸化物層の第一面を再露出させるように前記ハンドル層の少なくとも一部を除去する工程を更に含む。
【００１９】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記ハンドル層の少なくとも一部を除去する工程の後に、前記酸化物層の少なくとも第一部分と第二部分の前記少なくとも一部とを除去することにより、前記第一材料層の、前記酸化物層の除去された部分上に堆積していた部分を露出させる工程を更に含む。
【００２０】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記半導体基板の上面の穴部をマスクを介して異方性エッチャントを用いてエッチングする工程を更に含む。
【００２１】
いくつかの実施形態では、本方法は、前記エッチングする工程の前に、前記半導体基板の上面を露出させる開口部であって複数の直線状縁部を有する開口部を含むマスクを前記半導体基板の上面上に形成する工程を更に含む。
【００２２】
いくつかの実施形態では、マスクの開口部は方形形状である。
【００２３】
いくつかの実施形態では、異方性エッチャントはＫＯＨである。
【００２４】
別の態様では、装置は、ベースウエハと、前記ベースウエハの上面に付けられた薄膜と、を含み、前記薄膜は連続する層であり、前記薄膜は平面部分と前記平面部分から突出した湾曲部分とを含み、前記湾曲部分は前記ベースウエハの上面に対して平行である平坦な底壁と前記底壁に隣接する平坦で傾斜した複数の側壁とを含み、底壁と各側壁との間及び互いに隣接する側壁の間の交差部が丸みを帯びている。
【００２５】
いくつかの実施形態では、前記湾曲部分は前記ベースウエハから離れる方向に突出している。
【００２６】
いくつかの実施形態では、前記ベースウエハは孔を有し、前記湾曲部分は前記ベースウエハの孔内に突出している。
【００２７】
いくつかの実施形態では、薄膜は酸化シリコン膜である。
【００２８】
いくつかの実施形態では、湾曲部分の高さは５μｍ〜１０μｍである。
【００２９】
いくつかの実施形態では、湾曲部分の平面寸法は１００μｍ〜２００μｍである。
【００３０】
いくつかの実施形態では、薄膜の厚さは１μｍ〜３μｍである。
【００３１】
いくつかの実施形態では、本装置は、前記薄膜の上面に形成された圧電駆動アセンブリを更に含み、前記圧電駆動アセンブリは、前記薄膜の湾曲部分のプロファイルと整合する湾曲部分を含む。
【００３２】
いくつかの実施形態では、前記圧電駆動アセンブリは、基準電極導電性層、駆動電極導電性層、及び基準電極導電性層と駆動電極導電性層との間のスパッタ圧電層を含む。
【００３３】
いくつかの実施形態では、薄膜の厚さはほぼ一定である。
【００３４】
いくつかの実施形態では、湾曲部分の少なくとも一部が、前記薄膜の平面部分よりも薄い。
【００３５】
本明細書で説明される対象の特定の実施形態を実施して、以下の利点の一つ又は複数を得ることができる。
【００３６】
湾曲形状部分を有するプロファイル転写基板表面を、一連のＭＥＭＳ製造プロセスによって形成することができる。プロファイル転写基板表面に形成される湾曲形状部分の大きさ、形状及び位置は、均一であり調整可能である。本明細書に開示された方法に従って生成されたプロファイル転写基板表面を使用することで、各種の材料から成る薄膜をプロファイル転写基板表面上に形成することができ、各薄膜もプロファイル転写基板表面内にある湾曲形状部分に整合する湾曲形状部分を持つ。
【００３７】
プロファイル転写基板表面上への材料の堆積によって形成された薄膜（例えば、スパッタリングにより堆積した圧電膜等）の結晶粒組織は、射出成形や機械的手段によって得られるものに比べて、大きさ、形状及び分布がより均一であると共に、より均一に整列することができる。結晶粒組織をより均一に整列させることは、繰り返し駆動が行われる際の薄膜の寿命を向上させることに寄与することができる。
【００３８】
湾曲形状部分を有する薄膜（例えば、圧電膜及び導電性膜）から、湾曲した圧電アクチュエータ及びトランスデューサを形成することができる。湾曲形状部分が湾曲形状部分の異なる平坦部分の間に丸みを帯びた滑らかな移行部を有すると、対応する圧電アクチュエータ及びトランスデューサは、より高い耐久性を有し、アクチュエータ及びトランスデューサの動作時に生じる応力により良好に耐えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１Ａ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｂ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｃ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｄ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｅ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｆ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｇ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｈ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｉ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｊ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｋ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｌ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図１Ｍ】湾曲形状部分を有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示す図である。
【図２Ａ】凹形圧電アクチュエータを有する例示的な流体吐出モジュールのプリントヘッドダイの概略断面図である。
【図２Ｂ】凸形圧電アクチュエータを有する例示的な流体吐出モジュールのプリントヘッドダイの概略断面図である。
【００４０】
図面において、層及び形状部分の多くは加工工程及びその結果をより明瞭に示すために誇張されて描かれている。それぞれの図面における同様の参照符号は同様の要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
ＭＥＭＳ加工技術を用いて製造されたダイを含むプリントヘッドモジュールを使用して、流体滴の吐出を行うことができる。プリントヘッドダイは、微細加工された複数の流体流路が形成された基板と、流体流路に接続されたノズルから流体を選択的に吐出させる基板上の複数のアクチュエータと、を含む。各流体流路及びそれに付随するアクチュエータは、個別に制御可能なＭＥＭＳ流体吐出ユニットを形成し、複数のアクチュエータは、アクチュエータアセンブリを形成する。
【００４２】
湾曲した圧電膜を有するＭＥＭＳアクチュエータは、湾曲した表面形状部分（例えば、平面基板表面内の凹部又は凸部）を有するプロファイル転写基板を用いて形成することができる。したがって、二次元的に配列された複数の湾曲した表面形状部分（例えば、平面基板表面内の複数の凹部又は凸部の配列）を有するプロファイル転写基板を用いて、二次元的に配列された複数のアクチュエータを有するアクチュエータアセンブリを形成することができる。圧電膜の湾曲部分の下からプロファイル転写基板を除去する前に、圧電アクチュエータに用いられる圧電材料を少なくともプロファイル転写基板表面の湾曲部分上に（例えば、スパッタリングによって）堆積させる。
【００４３】
どのような特定の理論にも限定されるものではないが、得られた湾曲圧電膜は、湾曲部分及び湾曲部分を囲む平面部分の両方において、整列した柱状の結晶粒組織を有することができ、柱状結晶粒の全て又は実質的に全ては、圧電膜の表面に対して局所的に垂直である。そのように整列した結晶粒組織を有する湾曲圧電膜は、バルク圧電材料の研削や圧電材料の射出成形によって形成された湾曲圧電膜に比べて、動作時の内部応力が小さく、耐久性が高い。
【００４４】
様々なプロセスを用いて、プロファイル転写基板表面上に複数の湾曲形状部分を形成することができる。本明細書で説明するように、半導体基板表面内にエッチングによって形成された逆角錐台形状の窪みの内側及び周囲に、酸化物層を形成する。酸化物層の上面（基板内に突出した湾曲部分を含む）を用いて、複数の凹形表面形状部分（例えば、窪み）を有するプロファイル転写基板表面を形成することができる。又は、酸化物層は剥がすことができ、剥がした酸化物層の下にあった半導体基板表面を用いて、複数の凹形表面形状部分（例えば、窪み）を有するプロファイル転写基板表面を形成することができる。又は、酸化物層を剥がさないで、酸化物層の上面にハンドル層を付けることができ、基板を除去して酸化物層の裏面を露出させることができる。酸化物層の露出した裏面（ハンドル層から離れる方向に突出した湾曲部分を含む）を用いて、複数の凸形表面形状部分（例えば、ドーム）を有するプロファイル転写基板表面を形成することができる。
【００４５】
材料の薄層をプロファイル転写基板表面上に均一に堆積させると、材料の薄層はプロファイル転写基板表面のプロファイルに整合する形状を呈する。これにより、材料の薄層は、プロファイル転写基板表面の複数の湾曲表面形状部分に整合する複数の湾曲形状部分を有する薄膜を形成する。
【００４６】
続いて、自由に撓むことができる浮いた状態の薄膜の湾曲形状部分を残して、基板又はハンドル層を少なくとも薄膜の湾曲形状部分の下からエッチングによって除去することができる。プロファイル転写基板表面上に堆積した材料の第一の薄層は、圧電アクチュエータアセンブリの下部電極層となることができる。続いて、更なる材料の各層（例えば、圧電層及び上部電極層）を材料の第一の薄層上に堆積させることができ、更なる層のそれぞれは、その直下の層の複数の湾曲形状部分に整合する複数の湾曲表面形状部分を有するようになる。
【００４７】
図１Ａ〜１Ｍは、湾曲形状部分を複数有する薄膜を作製する二つの例示的なプロセスを示している。図１Ａ〜１Ｄ及びそれに続く図１Ｅ〜１Ｇは、凹形状部分（例えば、窪み）を複数有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示している。図１Ａ〜１Ｄ及びそれに続く図１Ｈ〜１Ｍは、凸形状部分（例えば、ドーム）を複数有する薄膜を作製する例示的なプロセスを示している。
【００４８】
図１Ａは、マスク１０２（例えば、パターン化された酸化シリコンマスク、又はパターン化された窒化シリコンマスク）が、平面状の基板１００（例えば、シリコンウエハなどの半導体基板）の上面１０４上に載置又は形成されている状態を示す。平面基板１００は、上面１０４と反対側に、平面状の下面１０８を有する。マスク１０２は、一つ若しくは複数の開口部１０６又は二次元的に配列された複数の開口部１０６を含む。各開口部１０６の形状は、直線的な縁部を有する多角形（例えば、正方形又は長方形）であってもよい。開口部１０６が多角形形状であると、異方性エッチング（例えば、ＫＯＨエッチング）によって、平坦な壁（例えば、垂直な壁又は傾斜した壁）を有する穴部を基板表面１０４に形成することが可能になる。
【００４９】
いくつかの実施形態では、開口部１０６の形状は、平坦で水平な底壁に平坦で傾斜した複数の側壁が収束する形状を有する穴部を基板表面１０４内に形成するために、基板１００の結晶格子構造に基づいて選択される。更に、異方性エッチングで用いられるエッチャントは基板１００の異なる結晶面に対して異なる選択性を有し、基板表面１０４内に形成される穴部の幾何形状をエッチャントの方位依存選択性により制御することができる。エッチャントの方位依存選択性に影響を及ぼす因子には、例えば、エッチャントの組成及び濃度やエッチング環境の温度がある。
【００５０】
一例として、基板表面が（１００）面である単結晶シリコン基板の基板表面内に逆角錐台形状の穴部を形成する場合は、開口部１０６は正方形又は長方形である。異方性エッチングで用いられるエッチャント（例えば、ＫＯＨ溶液）は、基板の異なる結晶面に対して異なる選択性を有する（例えば、「Ｓｉ｛１１０｝面のエッチング速度」＞「Ｓｉ｛１００｝面のエッチング速度」＞＞「Ｓｉ｛１１１｝面のエッチング速度」）。その結果として基板表面内に形成される穴部は平坦な底壁及び複数の平坦な側壁を有することができ、穴部の幾何形状は底面が正方形又は長方形の逆角錐台となる。例えば、シリコン基板で、Ｓｉ｛１１１｝面が穴部の複数の側壁となりＳｉ｛１００｝面が穴部の底壁となる。
【００５１】
マスク１０２の開口部１０６の大きさ、位置及び全体的な分布は、作製されるプロファイル転写基板表面の複数の湾曲表面形状部分に要求され、最終的にはプロファイル転写基板表面を用いて形成される薄膜層の複数の湾曲形状部分に要求される、大きさ、位置及び全体的な分布に基づいて、選択することができる。開口部１０６の平面寸法は、穴部上に後に置かれる様々な層（例えば、酸化物層）の厚みに起因する変化に合わせて調整することができる。
【００５２】
例えば、基板表面に窪みを有するプロファイル転写基板を作製する場合は、開口部１０６の大きさは、後に行われる穴部の内面上への酸化物層の生成及び除去を補償するために、窪みに要求される大きさよりも若干小さくすることができる。又は、酸化物層を、剥がさないで、窪みが形成されたプロファイル転写基板表面を形成するために用いる場合は、開口部１０６の大きさは、穴部の内面上への酸化物層の生成を補償するために、窪みに要求される大きさよりも若干大きくすることができる。又は、酸化物層が、ドームが形成されたプロファイル転写基板を形成するために用いられる場合は、開口部１０６の大きさは、穴部の内面上への酸化物層の生成を補償するために、ドームに要求される大きさよりも若干小さくすることができる。
【００５３】
図１Ｂは、マスク１０２で覆われた基板１００がマスク１０２の開口部１０６を介する異方性エッチングを受けて（例えば、選択された温度で選択された濃度のＫＯＨ溶液に浸されて）、基板１００の上面１０４内に一つ又は複数の穴部１１０が開口部１０６の位置に形成されている状態を示す。
【００５４】
各穴部１１０は、平坦な底壁１１２及び四つの平坦な側壁１１４を有する。各側壁１１４は、底壁１１２に平行な平面に対してある角度で傾斜している。各穴部１１０において、四つの側壁１１４は、穴部１１０の底壁１１２に向かって集束して、底壁１１２の縁部で底壁１１２と接続している。また、各穴部１１０において、側壁１１４の隣接する対は、穴部１１０の縁部で互いに接続している。この時点で、基板１００の上面１０４は、基板１００の本体に凹設された湾曲部分（即ち、穴部１１０の側壁１１４及び底壁１１２によって形成された部分）と、湾曲部分を囲む平面部分１１６と、を含む。
【００５５】
いくつかの実施形態では、穴部１１０の深さ（即ち、穴部１１０の開口を含む平面と穴部１１０の底壁１１２を含む平面との間の距離として測定される深さ）が所定値に達したときに、異方性エッチングを止めることができる。いくつかの実施形態では、エッチング速度をエッチング時間及びエッチングの深さに関して較正することができ、エッチング時間を計測して、穴部１１０の所望の深さに対応する所定の時間の経過後に異方性エッチングを止めることができる。いくつかの実施形態では、基板１００としてシリコン・オン・インシュレータ（ＳＯＩ）ウエハを用いることができ、ＳＯＩウエハ内部の酸化物層が、穴部１１０をエッチングにより形成するときのエッチストッパとして機能することができる。ＳＯＩウエハを使用する場合は、エッチングを開始する前に、穴部１１０の所望の深さに等しい厚さまでＳＯＩウエハのシリコン層を（例えば、研磨によって）薄くすることができる。
【００５６】
穴部１１０が所望の深さに達した後、エッチングを止めることができ、基板１００の上面１０４からマスク１０２を（例えば、エッチング又は研磨によって）除去することができる。図１Ｃは、基板１００の上面１０４内に穴部１１０が形成された後の基板１００を示す。この時点で、各穴部１１０の底壁１１２と各側壁１１４との交差部、各穴部１１０内の側壁の隣接する対の間の交差部、及び各側壁１１４と上面１０４の平面部分１１６との間の交差部は、全て急な移行部である（丸みを帯びた移行部でも滑らかな移行部でもない）。
【００５７】
いくつかの実施形態では、作製される薄膜において湾曲形状部分内の異なる部分の間に急な移行部があってもよい場合は、図１Ｃに示す上面１０４をプロファイル転写基板表面としてそのまま用いることができる。しかし、多くの用途では、湾曲形状部分が異なる小面の間に急な移行部を含まないことが望ましい。薄膜の湾曲形状部分内の異なる小面の間の移行部が滑らかで丸みを帯びていると、使用中の破損の潜在的な可能性を低減することができ、薄膜を含むＭＥＭＳ装置の寿命を延ばすことができる。
【００５８】
隅部が丸みを帯びた（即ち、各湾曲形状部分内の隣接する小面の間の移行部が滑らかで丸みを帯びた）湾曲形状部分を有するプロファイル転写基板表面を形成するために、図１Ｄに示すように、穴部１１０の内側の穴部１１０の側壁１１４上及び底壁１１２上と、上面１０４の平面部分１１６上と、の両方に、基板１００の上面１０４を覆う酸化物層１１８を形成することができる。いくつかの実施形態では、基板１００の上面１０４を酸化環境（例えば、酸素豊富な高温環境）に曝すことにより、上面１０４に酸化物層１１８を生成させることができる。酸化物層１１８の生成（例えば、基板１００の表面内への酸素導入）によって、基板１００の上面１０４の表面プロファイルが変わり、上面１０４に存在する急な隅部（例えば、各穴部１１０の異なる小面の間の移行部にある隅部）が滑らかで丸みを帯びるようになる。
【００５９】
図１Ｄは、基板１００の上面１０４に酸化物層１１８が形成された状態を示す。酸化物層１１８は、穴部１１０内の突出部分１１０’と、基板１００の上面１０４の平面部分１１６上の平面部分１１６’と、を含む。酸化物層１１８の突出した湾曲部分１１０’は、対応する穴部１１０の側壁１１４上の側壁部分１１４’と、対応する穴部１１０の底壁１１２上の底壁部分１１２’と、を含む。
【００６０】
酸化物層１１８の各湾曲部分１１０’内において、側壁部分１１４’と隣接する底壁部分１１２’との間の交差部１２２’は丸みを帯びている。また、湾曲部分１１０’内の隣接する側壁部分１１４’の対の間の交差部も丸みを帯びている。酸化物層１１８の平面部分１１６’と湾曲部分１１０’との間の交差部も丸みを帯びている。
【００６１】
いくつかの実施形態では、酸化物層１１８の上面１２０（平面部分１１６’と穴部１１０内に突出した湾曲部分１１０’との両方を含む）を、窪みが形成された薄膜を作製するためのプロファイル転写基板表面として用いることができる。酸化物層１１８の厚さは、数μｍ（例えば、１μｍ〜３μｍ）とすることができる。酸化物層１１８の湾曲部分１１０’の深さは５μｍ〜１０μｍとすることができ、湾曲部分１１０’の開口の平面寸法は数百μｍ（例えば、１００μｍ〜２００μｍ）とすることができる。
【００６２】
いくつかの実施形態では、基板１００の上面１０４から酸化物層１１８を剥がしてもよい。例えば、図１Ｄに示す構造体を酸化物剥離液（例えば、希釈フッ化水素酸（ＤＨＦ）溶液）に短時間浸すことにより、酸化物層１１８を剥がすことができる。図１Ｅに示すように、酸化物の剥離後に、基板１００の上面１０４は露出し、基板１００の上面のプロファイルは、各穴部１１０内の側壁１１４と底壁１１２との間の交差部１２２、穴部１１０内の隣接する側壁１１４の間の交差部、及び平面部分１１６と穴部１１０の側壁１１４との間の交差部で、隅部が丸みを帯びている。酸化物が剥離した後、基板１００の外表面１０４を、窪みが形成された薄膜を作製するためのプロファイル転写基板表面として用いることができ、各穴部１１０内の異なる小面の間の交差部は丸みを帯びて滑らかになっている。
【００６３】
図１Ｆに示すように、酸化物の剥離後に、基板１００の露出した上面１０４に材料の薄層１２４を堆積させる。いくつかの実施形態では、材料の薄層１２４は、導電性材料層（例えば、数百μｍのＡｕ、Ａｕ／Ｗ、Ｉｒ、又はＰｔなど）とすることができる。導電性材料の薄層１２４は、厚さが均一であり、圧電アクチュエータアセンブリの下部電極層として機能することができる。材料の薄層１２４は、上面１０４の平面部分１１６上の平面部分と、上面１０４の穴部１１０上の突出した湾曲部分１２６と、を含む。したがって、材料の薄層１２４は、平面部分と、基板１００の本体内に突出した湾曲部分１２６と、を含む薄膜である。いくつかの実施形態では、酸化物層１１８を剥がした後に、基板１００の露出した上面１０４に別の酸化物層を形成する（例えば、生成するか堆積させる）ことができ、新たに形成された酸化物層は、平面部分と、基板１００の本体内に突出した湾曲部分１２６と、を含む薄膜である。新たに形成された酸化物層は、酸化物層１１８よりも薄くすることができ、新たに形成された酸化物層の異なる部分の間の交差部は、新たな酸化物層の生成又は堆積が完了した時点で、滑らかで丸みを帯びたままである。
【００６４】
薄膜１２４の平面部分と湾曲部分１２６との間の交差部は、上面１０４の平面部分１１６と穴部１１０との間の丸みを帯びた交差部と整合して、同様に滑らかで丸みを帯びている。また、各湾曲部分１２６内の側壁と底壁との間の交差部、及び各湾曲部分１２６内の隣接する側壁の間の交差部も、基板１００の穴部１１０の対応する交差部と同様に滑らかで丸みを帯びている。
【００６５】
圧電層及び上部電極層などの更なる材料層（図１Ｆには示していない）を、最初の材料層１２４の上面１２８上に堆積させることができる。一つ又は複数の材料層を堆積させるために、様々な適切な方法を用いることができる。例えば、スパッタリング、プラズマ促進蒸着、化学蒸着、又は物理蒸着などにより、下部電極層、圧電層及び上部電極層をそれぞれ堆積させることができる。様々な材料層を、その上に次の材料層を堆積させる前に、それぞれパターン化することができる。様々な層は、流体吐出モジュールの圧電アクチュエータアセンブリ、又は他のＭＥＭＳ装置を形成することができる。
【００６６】
いくつかの実施形態では、基板１００又はその少なくとも一部を裏側から（即ち、基板１００の下面１０８側から）除去して、薄膜１２４の湾曲部分１２６を露出させることができる。例えば、薄膜１２４の湾曲部分１２６の直下の領域において基板１００の下面１０８から基板材料を（例えば、エッチングによって）除去する。基板１００の下面側で基板１００内に、穴を形成することができる。薄膜１２４の下面が露出するまで、穴内でエッチングを続けることができる。
【００６７】
図１Ｇに示すように、いくつかの実施形態では、基板１００のある領域をエッチングにより除去して空洞１３０を形成する。図１Ｇに示すように、空洞１３０の平面寸法を薄膜１２４の湾曲部分１２６全体の平面寸法よりも小さくすることができ、これにより、基板１００内に埋設された湾曲部分１２６の上側部分を残して湾曲部分１２６の下側部分（例えば、湾曲部分１２６の底壁と、側壁の下側３／４と、を含む）だけが空洞１３０内に露出する。
【００６８】
いくつかの実施形態では、空洞１３０はより大きい平面寸法を有することができ、空洞１３０内のエッチングによって薄膜１２４の湾曲部分１２６全体（例えば、底壁及び全ての側壁を含む）を露出させることができる。いくつかの実施形態では、空洞１３０の平面寸法は更に大きく、薄膜１２４の湾曲部分１２６全体と湾曲部分１２６を囲む薄膜１２４の平面部分の一部とを露出させることができる。
【００６９】
図１Ｅ〜１Ｇには示していないが、いくつかの実施形態では、図１Ｄに示す工程に続いて酸化物層１１８を剥がした後に、露出した基板表面１０４に新たな酸化物層を形成する（例えば、堆積させるか生成する）ことができる。新たに形成された酸化物層（以下、新規形成酸化物層という。）（不図示）を、薄膜１２４を形成するためのプロファイル転写基板表面として用いることができ、基板１００の下面１０８に空洞１３０が（例えば、エッチングによって）形成されるとき、新規形成酸化物層の裏面が最初に露出する。いくつかの実施形態では、新規形成酸化物層の裏面が露出した後にエッチングを止めることができ、新規形成酸化物層の露出した裏面はエッチング加工におけるエッチストッパとして機能することができる。又は、エッチングを続けて、空洞１３０の壁の内側で新規形成酸化物層を所望の厚さまで薄くすることができる。新規形成酸化物層の厚さを薄くすることにより、薄膜１２４（例えば、下部電極層）及び薄膜１２４の上に形成される任意の更なる層（例えば、圧電層及び上部電極層）が、より良好なコンプライアンスを有することができ、圧力又は他の駆動力（例えば、駆動電圧）が掛かるときの変形が更に自由になる。薄くされた新規形成酸化物層は、実際のＭＥＭＳ装置（例えば、プリントヘッド）において空洞１３０を満たす他の材料（例えば、インク）によって薄膜１２４が腐食又は汚染されることを防止することができる。いくつかの実施形態では、新規形成酸化物層の厚さは酸化物層１１８よりも薄いように選択されるため、新規形成酸化物層は、十分な可撓性があり、その異なる部分の間の移行部は十分に滑らかで丸みを帯びている。いくつかの実施形態では、新規形成酸化物層のエッチングを、空洞１３０の内側で薄膜層１２４の裏面が露出するようになるまで続けることができる。そのような実施形態では、新規形成酸化物層が基板１００の下面１０８の空洞１３０の壁の内側の領域からは完全に除去されるが、新規形成酸化物層の一部が少なくとも基板１００の平面部分と薄膜１２４の平面部分との間に残る。
【００７０】
図１Ａ〜１Ｇを参照して説明したプロセス及びその結果得られた図１Ｇに示す構造体を用いて、図２Ａに示す例示的な流体吐出システム２００ａを形成することができる。図２Ａに示す例示的な流体吐出システム２００ａに関する更なる詳細は、後述する。
【００７１】
図１Ａ〜１Ｄ及びそれに続く図１Ｈ〜１Ｍは、凸形の表面形状部分（例えば、ドーム）が形成されたプロファイル転写基板表面を作製し、プロファイル転写基板表面を用いて凸形状部分を有する薄膜を作製する、例示的なプロセスを示している。
【００７２】
ドームが形成されたプロファイル転写基板表面を作製するために、図１Ａ〜１Ｄを参照して上述したプロセスに従って、最初に、基板１００の平面状の上面１０４内に穴部を形成し、基板１００の上面１０４上に酸化物層１１８を形成する。酸化物層１１８は、基板表面１０４の平面部分１１６上の平面部分１１６’と、穴部１１０の側壁１１４及び底壁１１２を覆う湾曲部分１１０’（即ち、酸化物層１１８の側壁部分１１４’及び隣接する底壁部分１１２’によって形成された部分）と、を有する。酸化物層１１８の湾曲部分１１０’は、基板１００の本体内に突出している。酸化物層１１８は均一な厚さの層であるため、別の基板（例えば、ハンドル層）が酸化物層１１８の上面１２０に付けられて構造体全体が裏返されると、酸化物層１１８の凹形湾曲部分１１０’は新たな基板の本体に対して凸形の湾曲部分となる。
【００７３】
図１Ｈに示すように、平面状のハンドル層１３２（例えば、別のシリコン基板）が、図１Ｄに示す酸化物層１１８の上面１２０上に置かれる。ハンドル層１３２の厚さは、数百μｍ（例えば、１５０μｍ〜６００μｍ）とすることができる。いくつかの実施形態では、ハンドル層１３２の平面状の下面１３４が酸化物層１１８の上面１２０に接触する前に、ハンドル層１３２の底面１３４及び酸化物層１１８の上面１２０を、接合のために前処理（例えば、洗浄及び研磨）することができる。
【００７４】
図１Ｉに示すように、ハンドル層１３２の下面１３４と酸化物層１１８の上面１２０とを互いに押し付けると、酸化物層１１８の平面部分１１６’だけがハンドル層１３２の平面状の下面１３４と接触する。いくつかの実施形態では、ハンドル層１３２及び酸化物層１１８をアニール処理することにより、ハンドル層１３２の下面１３４と酸化物層１１８の上面１２０との間の仮接合を永続的な接合にして、湾曲部分１１０’の開口をハンドル層１３２の下面１３４によって封止する。
【００７５】
図１Ｉに示す構造体が裏返されると、酸化物層１１８の湾曲部分１１０’は、ハンドル層１３２に対して凸形の形状部分になる。基板１００を下面１０８側から（例えば、研削又はエッチングによって）除去して、酸化物層１１８の埋もれていた裏面を露出させることができる。酸化物層１１８の露出した裏面は、酸化物層１１８の平面部分によって囲まれてハンドル層から離れる方向に突出した湾曲部分を含む。
【００７６】
図１Ｊは、基板１００が（例えば、研削及びエッチングによって）除去されて、基板１００の穴部１１０を覆っていた酸化物層１１８がこの時点で裏側から露出している状態を示す。基板１００の除去前には埋れていた酸化物層１１８の下面は、この時点では酸化物層１１８の露出した外表面１３８となっている。露出した酸化物層１１８は、平面部分１１６’と、ハンドル層１３２から離れる方向に突出した湾曲部分１１０”と、を含む。突出した湾曲部分１１０”は、平坦な底壁１１２’及び傾斜した側壁１１４’を含み、底面が方形の角錐台形状である。酸化物層１１８の凹形湾曲部分１１０’は、この時点で凸形湾曲部分１１０”（例えば、酸化物ドームシェル）になっている。
【００７７】
いくつかの実施形態では、基板１００をエッチングによって除去する際、酸化物層１１８が基板１００の除去中にエッチングストッパとして機能することができる。酸化物ドームシェル１１０”の底壁１１２’と側壁１１４’との間の交差部１２２”、及び酸化物ドームシェル１１０”の隣接する側壁１１４’の間の交差部は、丸みを帯びている。酸化物層１１８の露出した外表面１３８は、凸形の表面形状部分（例えば、ドーム）が形成されたプロファイル転写基板表面を形成することができる。
【００７８】
図１Ｋに示すように、酸化物層１１８の露出した外表面１３８（例えば、少なくとも酸化物ドームシェル１１０”の領域）上に、材料の薄層１４０を堆積させる。いくつかの実施形態では、材料の薄層１４０は、導電性材料層（例えば、数百μｍのＡｕ、Ａｕ／Ｗ、Ｉｒ、又はＰｔなど）とすることができる。導電性材料の薄層１４０は、厚さが均一であり、圧電アクチュエータアセンブリの下部電極層として機能することができる。材料の薄層１４０は、酸化物層１１８の平面部分１１６’上の平面部分と、酸化物層１１８の湾曲部分１１０”上の湾曲部分１４２と、を含む。したがって、材料の薄層１４０は、平面部分と、ハンドル層１３２の本体から離れる方向に突出した湾曲部分１４２と、を含む薄膜である。
【００７９】
薄膜１４０の平面部分と湾曲部分１４２との間の交差部は、酸化物層１１８の平面部分１１６’と湾曲部分１１０” との間の丸みを帯びた交差部と整合して、同様に滑らかで丸みを帯びている。また、各湾曲部分１４２内の側壁と底壁との間の交差部、及び薄膜１４０の各湾曲部分１４２内の隣接する側壁の間の交差部も、酸化物層１１８の湾曲部分１１０”の対応する交差部と同様に滑らかで丸みを帯びている。
【００８０】
圧電層及び上部電極層などの更なる材料層（図１Ｋには示していない）を、最初の材料層１４０の上面に堆積させることができる。一つ又は複数の材料層を堆積させるために、様々な適切な方法を使用することができる。例えば、スパッタリング、プラズマ促進蒸着、化学蒸着、又は物理蒸着などにより、下部電極層、圧電層及び上部電極層をそれぞれ堆積させることができる。様々な材料層を、その上に次の材料層を堆積させる前に、それぞれパターン化することができる。様々な層は、流体吐出モジュールの圧電アクチュエータアセンブリ、又は他のＭＥＭＳ装置を形成することができる。
【００８１】
いくつかの実施形態では、ハンドル層１３２又はその少なくとも一部を裏側から（即ち、図１Ｈに示すハンドル層１３２の表面１３４と反対側の裏面側から）除去して、酸化物層１１８の少なくとも湾曲部分１１０”の裏面（即ち、図１Ｈに示す酸化物層１１８の上面１２０であった面）を露出させることができる。例えば、図１Ｌに示すように、酸化物層１１８の湾曲部分１１０”（即ち、側壁部分１１４’及び隣接する底壁部分１１２’によって形成された部分１１０”）の直下の領域においてハンドル層１３２の下面側からハンドル層材料を（例えば、エッチングによって）除去する。その結果、ハンドル層１３２の下面側でハンドル層１３２内に、空洞１４４を形成することができる。酸化物層１１８の裏面（即ち、上面１２０であった面）が再露出する（即ち、雰囲気に開放される）ようになるまで、空洞１４４内でエッチングを続けることができる。
【００８２】
いくつかの実施形態では、エッチングを続けて、空洞１４４の壁の内側で酸化物層１１８を所望の厚さまで薄くすることができる。酸化物層１１８の厚さを薄くすることにより、薄膜１４０（例えば、下部電極層）及び薄膜１４０の上に形成される任意の更なる層（例えば、圧電層及び上部電極層）が、より良好なコンプライアンスを有することができ、圧力又は他の駆動力（例えば、駆動電圧）が掛かるときの変形が更に自由になる。薄くされた酸化物層１１８は、実際のＭＥＭＳ装置（例えば、プリントヘッド）において空洞１４４を満たす他の材料（例えば、インク）によって薄膜１４０が腐食又は汚染されることを防止することができる。
【００８３】
いくつかの実施形態では、酸化物層１１８のエッチングを、空洞１４４の内側で薄膜１４０の裏面が露出するようになるまで、言い換えると、薄膜１４０の湾曲部分１４２の内表面が露出する（即ち、雰囲気に開放される）ようになるまで、続けることができる。図１Ｍは、酸化物層１１８がハンドル層１３２の下側の空洞１４４の側壁の内側の領域から完全に除去された状態を示す。酸化物層１１８は、ハンドル層１３２の平面部分と薄膜１４０の平面部分との間に残っている。いくつかの実施形態では、空洞１４４を更に大きくすることができ、薄膜１４０の湾曲部分１４２全体と湾曲部分１４２を囲む薄膜１４０の平面部分の一部とを、空洞１４４内で露出させて浮かせることができる。
【００８４】
図１Ａ〜１Ｄ及びそれに続く図１Ｈ〜１Ｍを参照して説明したプロセス及びその結果得られた図１Ｍに示す構造体を用いて、図２Ｂに示す例示的な流体吐出システム２００ｂを形成することができる。図２Ｂに示す例示的な流体吐出システム２００ｂに関する更なる詳細は、後述する。
【００８５】
図２Ａは、図１Ａ〜１Ｇに示したプロセスを少なくとも部分的に用いて形成することができる例示的な流体吐出システム２００ａの概略図である。図２Ａに示すように、空洞１３０が形成された基板１００は、流体吐出システム２００ａのポンプ室層２０２ａとして機能することができ、空洞１３０は、流体吐出システム２００ａ用のポンプ室空洞２０４ａとして機能することができる。ポンプ室空洞２０４ａは、ポンプ室層２０２ａに別の加工によって形成された流体路に接続される。ノズル２０６ａが、ノズル層２０８ａに形成されて、ポンプ室空洞２０４ａに接続されている。酸化物層１１８が剥離した後に基板１００上に堆積した複数の層は、ポンプ室層２０２ａの上で圧電アクチュエータアセンブリ２１０ａを形成することができる。図２Ａに示すように、これら複数の層は、下部電極層２１２ａ、圧電層２１４ａ及び上部電極層２１６ａを含む。これら三つの層のそれぞれは、各ポンプ室空洞２０４ａの直上に上部電極、下部電極及び圧電素子を含む個々のアクチュエータユニットを画成するようにパターン化することができる。これら三つの層のそれぞれは、ポンプ室空洞２０４ａの開口内に突出して平面部分によって囲まれた湾曲部分を含む。
【００８６】
図２Ａには示していないが、いくつかの実施形態では、酸化物層１１８が剥離した後に基板表面上に堆積又は生成した新規形成酸化物層の上に圧電アセンブリ２１０ａが形成される場合において、新規形成酸化物層が薄くされるが空洞１３０の壁の内側で完全には除去されない場合は、新規形成酸化物層は、より薄い厚さでポンプ室空洞２０４ａの側壁の内側の領域に存在できる一方、ポンプ室空洞２０４ａの外側のポンプ室層２０２ａの平面部分では元の厚さで存在する。新規形成酸化物層の湾曲部分は、ポンプ室空洞２０４ａの開口内に突出して、新規形成酸化物層の上に堆積した層の湾曲部分を支持する。いくつかの実施形態では、新規形成酸化物層は、空洞２０４ａの側壁の内側では完全に除去されることができるが、ポンプ室層２０２ａの平面部分では元の厚さで存在する。いくつかの実施形態では、新規形成酸化物層は、元の均一な厚さを全ての領域で維持し、圧電アクチュエータアセンブリ２１０ａの下に存在し、これを支持することができる。
【００８７】
図２Ｂは、図１Ａ〜１Ｄ及びそれに続く図１Ｈ〜１Ｍに示したプロセスを少なくとも部分的に使用して形成することができる例示的な流体吐出システム２００ｂの概略図である。図２Ｂに示すように、酸化物層１１８は、空洞１４４が形成されたハンドル層１３２と共に流体吐出システム２００ｂのポンプ室層２０２ｂとして機能することができ、空洞１４４は、流体吐出システム２００ｂ用のポンプ室空洞２０４ｂとして機能することができる。ポンプ室空洞２０４ｂは、ポンプ室層２０２ｂに別の加工によって形成された流体路に接続される。ノズル２０６ｂが、ノズル層２０８ｂに形成されて、ポンプ室空洞２０４ｂに接続されている。
【００８８】
酸化物層１１８上に堆積した複数の層は、ポンプ室層２０２ｂの上で圧電アクチュエータアセンブリ２１０ｂを形成することができる。図２Ｂに示すように、これら複数の層は、下部電極層２１２ｂ、圧電層２１４ｂ及び上部電極層２１６ｂを含む。これら三つの層のそれぞれは、各ポンプ室空洞２０４ｂの直上に上部電極、下部電極及び圧電素子を含む個々のアクチュエータユニットを画成するようにパターン化することができる。いくつかの実施形態では、酸化物層１１８は、全ての領域において均一な厚さを有する。いくつかの実施形態では、酸化物層１１８は、ポンプ室空洞２０４ｂの側壁の内側の領域では薄くされる一方、ポンプ室空洞２０４ｂの外側の部分では元の厚さを有する。いくつかの実施形態では、酸化物層１１８は、ポンプ室空洞２０４ｂの側壁の内側では完全に除去されることができるが、ポンプ室空洞２０４ｂの外側の部分では元の厚さで存在する。
【００８９】
流体吐出システム用の圧電アクチュエータアセンブリを作製するプロセスの観点から各例を説明したが、このプロセスは、複数の湾曲形状部分又は二次元的に配列された複数の湾曲形状部分を有する複数の薄膜を含む他のＭＥＭＳ装置を作製するために使用することもできる。
【００９０】
明細書及び特許請求の範囲の記載の全体を通じて、「前部」「後部」「上部」「下部」「上に」「より上に」及び「下に」などの用語が用いられているのは、システムの様々な構成要素の相対的な位置や向きを示すためである。このような用語の使用は、構造体の特定の向きを意味するものではない。同様に、水平や垂直という用語が用いられているのは、説明した実施形態に関連して各要素を説明するためである。他の実施形態では、同じ又は同様の要素が、場合によっては水平又は垂直以外に向けられることができる。
【図１Ａ】
0005828797.tif 000002
【図１Ｂ】
0005828797.tif 000003
【図１Ｃ】
0005828797.tif 000004
【図１Ｄ】
0005828797.tif 000005
【図１Ｅ】
0005828797.tif 000006
【図１Ｆ】
0005828797.tif 000007
【図１Ｇ】
0005828797.tif 000008
【図１Ｈ】
0005828797.tif 000009
【図１Ｉ】
0005828797.tif 000010
【図１Ｊ】
0005828797.tif 000011
【図１Ｋ】
0005828797.tif 000012
【図１Ｌ】
0005828797.tif 000013
【図１Ｍ】
0005828797.tif 000014
【図２Ａ】
0005828797.tif 000015
【図２Ｂ】
0005828797.tif 000016